高压共轨燃油喷射系统的组成与工作原理

高压共轨燃油喷射系统的组成与工作原理

高压共轨燃油喷射系统的组成与工作原理

（3） 断路(开路）检测方法

如图3-74所示的配线有断路故障，可用“检查导通性”或“测量电压”的方法来确定断路的部位。

图3-74 断路检测

①“检查导通性”方法

a. 脱开连接器A和C，测量它们之间的电阻值，如图3-75所示。若连接器A的端子1与连接器C的端子1之间的电阻值为∞，则它们之间不导通(断路）;若连接器A的端子2与连接器C的端子2之间的电阻值为0Ω，则它们之间导通(无断路）。

图3-75 导通检测

b.脱开连接器B，测量连接器A与B、B与C之间的电阻值。若连接器A的端子1与连接器B的端子1之间的电阻值为0Ω，而连接器B的端子1与连接器C的端子1之间的电阻为∞，则连接器A的端子l与连接器B的端子l之间导通，而连接器B的端子1与连接器C的端子1之间有断路故障存在。

②“测量电压”方法。

在ECU连接器端子加有电压的电路中，可以用“测量电压”的方法来检查断路故障。如图3-76所示）。

图3-76 电压检测

在各连接器接通的情况下，ECU输出端子电压为5 V的电路中，如果依次测量连接器A的端子1、连接器B的端子1和连接器C的端子1与车身(搭铁）之间的电压时，测得的电压值分别为5 V、5 V和0 V，则可判定:在连接器B的端子1与连接器C的端子1之间的配线有断路故障存在。

（4）短路检查方法

如果配线短路搭铁，可通过检查配线与车身(搭铁）是否导通来判断短路部位。如图3-77所示。

图3-77 短路检测

①脱开连接器A和C，测量连接器A的端子1和端子2与车身之间的电阻值。如果测得的电阻值分别为0 Ω和∞，则连接器A的端子1与连接器C的端子1的配线与车身之间有搭铁短路故障。

②脱开连接器B，分别测量连接器A的端子1和连接器C的端子1与车身之间的电阻值。如果测得的电阻值分别为∞和0Ω，则可以判定:连接器B的端子1与连接器C的`端子1之间的配线与车身之间有搭铁短路故障。

九、信号检测线

信号检测线的作用是在进行发动机 ECU 端子的检测时，为防止接头破损，需连接信号检查线束，并将测试棒抵住信号检查线束的接 触箱进行检测。

1.信号检测线的连接使用方法

（1）将起动器钥匙置于 「OFF」(锁定)，从发动机 ECU 上取下接头。注意接头不可使锁定部位的锁扣弯折。

（2）将信号检查线束连接在发动机 ECU 以及机械线束上。

（3）将测试棒抵住信号检测 线的信号检测接头测量。

（4）信号检测线为共轨式燃料喷射系统专用。如图3-78所示。

如3-78 信号检测法

十、故障诊断仪

当系统发生异常情况时，在仪表盘上会显示出故障指示。采用故障诊断仪进行故障诊断可快速准确地检测到故障部位，并能检测历史故障和适时工况监测等。如图3-79所示。

1.故障诊断仪的使用连接

（1）通过故障诊断接口箱，将安装了诊断软件的电脑与车辆侧的故障诊断接头相连接。

（2）将起动器钥匙置于“ON”( 开启），起动故障诊断。

图3-79 故障诊断仪

（一）高压共轨燃油喷射系统的组成

现代机械装备上已广泛应用高压共轨燃油喷射系统。如豪沃载重自卸车、日立ZX-3系列、卡特D系列、神钢-8系列等挖掘机发动机都采用了高压共轨燃油喷射系统。与传统的直喷式燃油喷射系统相比高压共轨电喷燃油系统更具高效和出色的燃油经济性和降低排放及噪音等优点。高压共轨燃油喷射系统由供给泵、共轨、喷射器以及控制它们的发动机ECU、传感器、开关、电磁阀等构成。如图3-107所示。

图3-107电控燃油喷射系统组成图

（二）高压共轨燃油喷射系统工作原理

1.电控燃油喷射工作原理

供给泵将燃油加压后输入共轨内，再经高压燃油管将该高压燃油分配给各汽缸的喷射器。共轨内燃油压力通过发动机ECU收集压力传感器、发动机转速、发动机负荷等信号控制安装在供给泵上的燃油调节量电磁阀SCV（Suction Control Valve）来进行实现。燃油喷射量和喷射时期由ECU驱动安装在喷油器上的复式电磁阀「ON/OFF」状态来进行控制。如复式电磁阀置于「ON」（通电）状态，泄油孔被打开，控制室内的高压燃油则通过节流孔流出，控制室内的压力下降，当活塞上的压力和喷嘴弹簧的合力将至低于作用于喷油嘴针阀承压锥面上的压力时，针阀被打开，燃油经喷嘴上的喷孔喷人燃烧室。反之，如果把复式电磁阀置于「OFF」（不通电）状态，泄油孔被关闭，燃油从进油孔进入阀控制室建立起油压，这个油压为共轨压力，这个压力作用在柱塞端面上产生向下压力，再加上喷嘴弹簧的合力大于喷嘴室中高压燃油作用在针阀锥面上的压力，使喷嘴针阀下降而结束喷射。因此，根据复式电磁阀的通电开始时期可控制喷射定时，而根据复式电磁阀的通电时间就能控制喷射量。该系统通过提高各部件的耐压强度，实现了燃料压力更加高压化，雾化质量更好，使燃烧 更加充分，提高了经济效率和降低了污染排放。

图3-108 共轨燃油系统工作原理图

2.发动机ECU

ECU是电子控制单元的简称。如图3-109所示。

图3-109发动机ECU示意图

电子控制单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。它还具备故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转。同时这些故障信息会显示在仪表盘上并保持不灭，可以使用户及时发现问题。随着现代机械装备电子化自动化的提高，ECU的使用将会日益增多，线路也会日益复杂。为了简化电路和降低成本，机械装备上多个ECU之间的信息传递就要采用一种称为多路复用通信网络技术，将整车的ECU形成一个网络系统，也就是CAN数据总线。发动机ECU控制电路如图3-110所示。

图3-110 发动机ECU控制系统框图

3.供给泵

供给泵输出燃油使共轨内产生燃油压力。输出的燃油量由供给泵的燃油调节量电磁阀（SCV=Suction Control Valve）进行控制，SCV由发动机ECU进行电子控制。为适应高压喷射，使发动机达到了均速转动，强化了轴承、挺杆等部品。另外，从强制机油润滑更改为燃油润滑。供给泵如图3-111所示。

图3-111 供给泵

4.SCV(吸入控制阀 = 燃料调节量电磁阀)

通过采用线性电磁阀控制从ECU到SCV的通电时间（通电时间控制），达到控制由高压柱塞所供给的燃料流量目的。

由于控制目标轨道压力仅吸入必要的量，所以降低了供给泵的驱动负荷。

电流通入SCV时，内部的电枢对应通电时间比转动，燃油流量与电枢动作连动，圆形阀柱依据燃油通路被阻塞的量控制燃油。

SCV处于OFF的状态时，圆形阀柱被回油弹簧压住，通路完全打开，通过柱塞，燃油被供给。（全量吸入→全量输出）

SCV处于ON的状态时，回油弹簧缩紧，燃油回路关闭。

SCV处于ON/OFF的状态时，燃料依照驱动通电时间比的开口面积程度被供给，燃油通过柱塞输出。SVC示意图如图3-112所示，其控制原理如图3-113所示。

图3-112 SCV示意图

图3-113 SCV控制原理

5.燃油泵

燃油泵为摆线型泵，燃油经过燃油滤芯、SCV被送进2个柱塞。

燃油泵通过凸轮轴驱动。

内滚轮转动时，依据外/内所形成的空间的增减，形成在吸入侧吸入燃油、输出侧送出燃油的结构。

被吸入的燃油随着滚轮的转动向输出油口侧移动，从输出油口输出。

被输出的燃油供给SCV必要的量，剩余的经由调节阀返回吸油口一侧。如图3-114所示。

图3-114 燃油泵示意图

6.共轨

储藏从燃油泵被压送过来的高压燃油，并将燃油分配到各汽缸的喷射器内。共轨上安装有燃油压力传感器和压力控制器。压力传感器用来检测共轨内的燃油压力，并将其信号传送给ECU。ECU依据所传达的信息控制燃油泵的SCV，控制共轨内的燃油压力。共轨示意图如图3-115所示。

图3-115 共轨示意图

7.压力控制器

压力控制器作用是当共轨内压力达到异常高压时，打开阀释放压力。共轨内的压力达到约200Mpa（2039kg/ cm?）时阀打开，从压力控制器流出的燃油返回到燃油油箱。当压力下降到约50Mpa时就恢复至原来的状态，维持共轨内压力。如图3-116所示。

图3-116 压力控制器

8.压力传感器

压力传感器被安装在共轨上，检测共轨内的燃油压力并将信号发送给ECU。其构造是利用向金属隔膜施加压力时半导体压变电阻的电阻值产生变化这一特性，向ECU输入信号的压力传感器。如图3-117所示。

图3-117压力传感器

3.喷射器

（1）喷射器外形

喷射器是将共轨分配过来的高压燃油变成微细的喷雾状态，直接喷射到燃烧室的一种装置。如图3-118所示。

图3-118 喷射器

喷射器是由复式电磁阀、燃油压力活塞、喷嘴所构成。通过控制复式电磁阀部的控制室内压力来控制喷射量、喷射时间、喷射率。

喷射器主体采用夹钳压制方式。另外，在汽缸缸头的插入部位配置O形圈，防止发动机机油进入到汽缸缸头的喷射器孔内。

新型的喷射器针对高压化的情况，在电磁阀的密封构造上，从金属制锥形密封改进为陶瓷制平面密封，提高了密封性及耐久性。

采用缩小了控制室的排除容量的复式电磁阀，缩短了间隔，实现了1行程4次多段喷射。

（2）喷射器动作

喷射器基本动作如图3-119所示。

图3-119 喷射器基本动作

a无喷射 b 开始喷射

①无喷射

在电磁阀不通电的状态下，阀座被阀弹簧推压至下方关闭。在控制室内，共轨的高压压力被施加在燃油压力活塞上，促使燃油压力活塞向下移动，喷嘴被关闭，不进行喷射。如图3-119a所示。

②开始喷射

复式电磁阀开始通电时，由于电磁力作用，阀座被提升。控制室的燃油经由出口孔流出，控制室压力降低，喷嘴针阀因喷嘴部位燃油压力的作用而上升，喷射燃油。因为喷嘴针阀是慢慢上升的，所以喷射量不断增加，如持续通电则会达到最大喷射率。如图3-119b所示。

③喷射结束

停止复式电磁阀的通电时，在阀弹簧的作用下阀座下降，关闭阀座。这时，在共轨的高压燃油共同作用于控制室，喷嘴针阀被立即关闭，实现喷射迅速结束。如图3-119c所示